车架作为整个自行车的骨架，最大程度地决定、影响了骑行姿势的正确性和舒适性。
　　车架材质从最早的铬钼钢、进化到铝合金、然后是复合材料的运用如碳纤维，其他还有钪合金、镁合金、钛合金等，业者不断研发新材料配方，提升管件与结构设计能力并创新加工技术，只为了让车架更轻、更强、更舒适且更流线美观。密度是决定车架重量的关键因素之一，密度愈低，车架可以做到愈轻，铬钼钢的密度为7.9，铝合金为2.6-2.9，钛4.5，钛合金4.3-5.1，碳纤维复材1.6，镁合金1.7，由此可知铬钼钢的密度最高，碳纤复材最低。然而车架除了重量外，还要考虑拉伸强度，弹性系数等，所以虽然密度低，但强度不够也不行。
　　目前可以制造自行车车架的材料主要有以下几种：钢，铝合金，钛合金，镁合金，钪合金，碳纤维等等，一般市场上出现的车架主要有钢，铝合金，钛合金，碳纤维。钪合金和镁合金是最近的新兴材料，比较少见。
铬钼钢车架
　　在碳钢中加入一种或一种以上合计元素所成之钢为合金钢，加入钼（Mo）和铬（Cr）两种元素称为钼铬合金钢。钼的作用：使钢的强度提高，防止回火 脆性。铬的作用：耐腐，抗锈，防止高温氧化。
碳纤车架
　　碳纤维强度高，质轻，是新生的材料，严格来讲是复合材料，其并非单一材料组成，其他树脂，玻纤，铝合金等，可依特性混合或搭接使用，是目前重量最轻的车架材料，碳纤维管是由一丝丝纤维线织成碳纤布后，一层层锩管而成再经加工处理搭接组成。
钛车架
　　钛合金的特性类似铝合金与碳纤维的综合，它有类似碳纤维的弹性，也有铝合金般的轻巧与刚性，且而腐蚀不生锈、骑乘感佳，但缺点是材料成本昂贵，因为钛的提炼与加工过程复杂、焊接技术难度高，因此价格居高不下而无法普遍化，多用于小管径的车架。一般车架多采用3AL、2.5V或6AL-4V的钛合金。 钛的比重比钢轻55%，不容易氧化。为了提高拉伸强度，有混合铝、钒等的钛合金。
铝制车架
　　铝是地球上存量最多的金属，其质轻、耐腐、强度适当，使科学家预测未来或许取代今日的钢铁之地位。铝与其他金属合成为铝合金，其中以铜最普遍，铜在铝合金中的用途，如碳在钢中一般，但耐腐用途之铝合金则不可含铜。铝的特性原本是极易氧化，幸而它在空气中氧花的结果形成一层极细密的AI2 O3 膜，可以保护内部不再氧化，因此耐腐性反而比铜铁高，所谓阳极处理，既在铝制品 表面生成一层光量AI2 O3 膜即美观又可防腐。此外，铝合金表面易行发色处理棵，生长一层具颜色之皮膜，可以得到所欲的颜色。
碳钢
　　未故意添加任何合金元素的铁（Fe）--碳（C）合金为碳钢，碳在钢中有提高强度的作用，含碳量越高，强度越好，但含碳量高于0.8%时，含碳量越高，钢越脆，因此在车架及前叉的材料为强度适中，塑性佳，易加工的中低碳钢，碳含量约0.25%---0.35%。
镁合金
　　镁是极易燃烧的金属，早期摄影用镁光灯，即燃烧镁粉所造成强光，镁合金的重量及强度约为铝合金的2/3，虽然轻，但不易加工，且较脆，所以目前除ROCK-SHOX避震前叉外壳使用镁合金外，一般车架，极少使用。